Водозаборные сооружения. Водозаборные сооружения на подземных водоисточниках.

2) Типы водозаборов подземных вод, общая классификация, область применения, условия применения.

Водозабор подземных вод- комплекс гидротехнических сооружений, включающий каптажные устройства для приема воды из источника (водоносного пласта), насосные станции для подъема воды, водоводы для сбора и транспортировки воды в сооружения по улучшению качества воды или в резервуары.

Подземные воды, водоприемные сооружения (чаще употребим: подземный источник водоснабжения) подразделяются на:

1. Водозаборные скважины (чаще употребим термин: артезианская скважина) для добычи артезианской воды;

2. Шахтные колодцы для добычи по большей части грунтовых вод;

3. Горизонтальные водозаборы, которые в свою очередь подразделяются на:

-траншейные сооружения используются для сравнительно небольшого водопотребления при малой глубине залегания подземных вод;

-галерейные (собственно галереи и штольни), которые применяются для постоянного водоснабжения относительно крупных водопотребителей, сооружаемые при значительной глубине залегания водоносных горизонтов;

-кяризы — примитивно устроенные водозаборные сооружения, применяемые для сельскохозяйственного водоснабжения и орошения небольших земельных участков в полупустынных районах с невыдержанным залеганием водоносных горизонтов;

4. Комбинированные водозаборы;

5. Лучевые водозаборы применяются для более полного захвата подземной воды — комбинация шахтного колодца с горизонтальными буровыми скважинами, заложенными в разные стороны водоносного пласта;

6. Каптажи родников;

Водозаборные скважины применяют при залегании водоносных пластов на глубине более 10 м и значительной их мощности (более 5-6 м) и устраивают как в безнапорных, так и в напорных водоносных пластах.

В зависимости от местных условий и оборудования устье скважины

располагают в наземном павильоне или подземной камере, габариты которых

в плане принимают из условия размещения электродвигателя, электрооборудования и контрольно-измерительных приборов.

Водозаборные скважины состоят из следующих основных конструктивных элементов: кондуктора, технической колонны труб, эксплуатационной колонны, цементной защиты, водоприемной части (фильтра) отстойника, надфильтровой колонны, сальника.

Размеры отверстий фильтров при устройстве гравийной обсыпки

должны приниматься равными среднему диаметру частиц слоя обсыпки,

примыкающего к стенкам фильтра. В качестве обсыпки фильтров применяется песок, гравий и песчано-гравийные смеси. В многослойных гравийных фильтрах толщина каждого слоя обсыпки должна приниматься для фильтров, собираемых на поверхности земли не менее 30 мм, создаваемых в забое скважины – не менее 50 мм.

Длина рабочей части фильтра в напорных водоносных пластах мощностью до 10 м принимается равной мощности пласта, в безнапорных – мощности пласта за вычетом эксплуатационного понижения уровня воды в скважине (фильтр, как правило, должен быть затоплен) с учетом установки рабочей части фильтра на расстоянии от кровли и подошвы водоносного пласта

не менее 0,5-1,0 м. В водоносных пластах мощностью более 10 м длина рабочей части фильтра определяется с учетом водопроницаемости пород, производительности скважин и конструкции фильтра.

При использовании нескольких водоносных пластов рабочие части

фильтров устанавливаются в каждом водоносном пласте и соединяются между собой глухими трубами, перекрывающими слабоводопроницаемые слои.

Бесфильтровые конструкции скважин для забора подземных вод из

рыхлых песчаных отложений принимаются при условии залегания над ними

устойчивые породы.

Шахтные колодцы применяют, как правило, в первых от поверхности

безнапорных водоносных пластах, сложенных рыхлыми породами и залегающих на глубине до 30 м. При мощности водоносного пласта до 3,0 м принимаются шахтные колодцы совершенного типа с вскрытием всей мощности пласта, при большей мощности допускаются совершенные и несовершенные колодцы с вскрытием части пласта.

При расположении водоприемной части в песчаных грунтах на дне

колодца предусматривается обратный песчано-гравийный фильтр или фильтр

из пористого бетона, а в стенках водоприемной части колодцев – фильтры из

пористого бетона или гравийные. Обратный фильтр выполняется толщиной 0,4-0,6 м из нескольких слоев песка и гравия по 0,1-0,15 м каждый, с уклад-

кой в нижнюю часть фильтра мелких, а в верхнюю – крупных фракций.

Горизонтальные водозаборы предусматриваются, как правило, на глубине до 8,0 м в безнапорных водоносных пластах, преимущественно вблизи поверхностных водотоков. Они проектируются в виде каменно-щебеночной дрены, трубчатой дрены, водосборной галереи или водосборной штольни.

Водозаборы в виде каменно-щебеночной дрены рекомендуются для систем

временного водоснабжения. Трубчатые дрены проектируются на глубине до

5,0-8,0 м для водозаборов II-III категорий. Для водозаборов I и II категорий

принимаются, как правило, водосборные галереи.

Для исключения выноса частиц породы из водоносного пласта при проектировании водоприемной части горизонтальных водозаборов предусматривается обратный фильтр из двух-трех слоев толщиной не менее 0,15 м.

Для водозабора в виде каменно-щебеночной дрены прием воды про-изводится через щебеночную призму размером 30×30 или 50×50 см, уложенную на дно траншеи с уклоном 0,01-0,05 в сторону водосборного колодца, с устройством обратного фильтра.

Водоприемная часть водозаборов из трубчатых дрен выполняется из керамических, асбестоцементных, железобетонных и пластмассовых труб с

круглыми или щелевыми отверстиями с боков и в верхней части трубы; нижняя часть трубы (не более 1/3 по высоте) должна быть без отверстий. Минимальный диаметр труб 150 мм.

Водоприемные галереи принимаются из сборного железобетона с щелевыми отверстиями или окнами с козырьками. Под железобетонными звеньями галереи предусматривается основание, исключающее осадку их относительно друг друга. С боков галереи в пределах ее водоприемной части

устраивается обратный фильтр.

Комбинированные водозаборы используются в двухпластовых системах с верхним безнапорным и нижним напорным водоносными пластами.

Водозабор следует предусматривать в виде горизонтальной трубчатой дрены,

каптирующей верхний безнапорный пласт, к которой снизу или сбоку подключены патрубки фильтровых колонн вертикальных скважин-усилителей, заложенных в нижнем пласте.

Лучевые водозаборы состоят из системы горизонтальных лучей скважин, радиально присоединенных к водосборному колодцу. Они применяются

в водоносных пластах мощностью до 20 м, кровля которых расположена от

поверхности земли на глубине не более 15-20 м. В неоднородных или мощных однородных водоносных пластах применяются многоярусные лучевые водозаборы с лучами, расположенными на разных отметках.

В галечниковых грунтах при крупности фракций D60 ≥ 70 мм, при наличии в водоносных породах включений валунов в количестве более 10% и в

илистых мелкозернистых породах лучевые водозаборы применять не рекомендуется.

Каптажные устройства (водосборные камеры или неглубокие опускные колодцы) применяются для захвата подземных вод из родников. Захват воды из восходящего родника осуществляется через дно каптажной камеры, из нисходящего – через отверстия в стене камеры. При каптаже родников из трещиноватых пород прием воды в каптажной камере допускается осуществлять без фильтров, а из рыхлых пород – через обратные фильтры. Для освобождения воды родника от взвеси каптажная камера разделяется переливной стенкой на два отделения: одно – для отстаивания воды с последующей очисткой его от осадка, второе – для забора воды насосом. При наличии вблизи нисходящего родника нескольких выходов воды каптажная камера выполняется с открылками.

Для приема естественных выходов подземных вод на дневную поверхность в виде источников (родников) сооружают каптажи или колодцы. При слабо выраженном выходе подземных вод на дневную поверхность во многих местах их сбор и слив в камеру-колодец осуществляется с помощью горизонт, дрены. Из сборной камеры-колодца вода подается к потребителю по водоводу самотеком, если позволяют условия рельефа, или с помощью насоса. Для добычи подземных вод на глубине ниже 10 м (до 1000 м и более), приуроченных к мощным водоносным пластам или системе пластов, сооружают водозаборы из скважин. Применяют их и в тех случаях, когда подземные воды залегают на глубине менее 10 м, а мощность водоносного пласта не менее 5—6 м. Но если при этом водоносный пласт представлен рыхлыми породами (песками, галечниками), то вместо скважин можно сооружать шахтные колодцы или лучевые водозаборы. Горизонт, водозаборы применяют для получения подземных вод первого от поверхности земли водоносного пласта, имеющего подошву на глубине до 8 м; галерейные или в виде штольни — для получения воды из водоносных пластов, залегающих на любой глубине.

Водоприемные устройства — фильтры различных типов должны быть ремонтопригодными, т.е. обеспечивать применение импульсных, реагентных и комбинированных (импульсно-реагентных) способов восстановления мощности водозаборов. При истощении запасов подземных вод в р-не расположения водозаборов используют системы искусств, пополнения подземных вод, состоящие из инфильтрационных сооружений открытого (бассейны, траншеи и др.) или закрытого (скважины, колодцы) типа. Совершенствование В.п.в. достигается устройством водоприемных систем с уширенными контурами обсыпок, регулированием потока подземных вод с использованием магазиниронания стока, сооружением подземных плотин, применением технологических приемов, обеспечивающих стабильную работу водозаборов длительное время.

Водозаборные сооружения. Водозаборные сооружения на подземных водоисточниках.